Техническая документация SMD инфракрасного светодиода RE30AX - Габариты 3.00x3.00x2.10мм - Напряжение 1.7В - Мощность 0.9Вт - Пиковая длина волны 850нм

1. Обзор продукта

В данной технической документации подробно описаны характеристики и рекомендации по применению мощного поверхностного инфракрасного светоизлучающего диода (светодиода). Устройство имеет корпус из эпоксидной компаундной массы (EMC), что обеспечивает отличную механическую прочность, термическую стабильность и надежность в сложных условиях эксплуатации.

Ключевые преимущества:Основные преимущества данного компонента включают компактный размер для поверхностного монтажа (3.0мм x 3.0мм), высокий общий излучаемый поток и широкий угол обзора 100 градусов, что обеспечивает освещение большой площади. Он разработан для совместимости со стандартными процессами бессвинцовой пайки оплавлением.

Целевой рынок:Основными областями применения этого ИК-светодиода являются системы безопасности и видеонаблюдения, где он служит невидимым источником освещения для камер ночного видения. Он также хорошо подходит для систем машинного зрения в промышленной автоматизации, обеспечивая надежное обнаружение и позиционирование объектов в условиях низкой освещенности.

1.1 Габаритные размеры корпуса

Компонент размещен в компактном прямоугольном корпусе размером 3.00 мм в длину, 3.00 мм в ширину и 2.10 мм в высоту. Допуски размеров обычно составляют ±0.2 мм, если не указано иное. Корпус имеет четкую маркировку полярности для обеспечения правильной ориентации во время сборки печатной платы. Предоставлена рекомендуемая контактная площадка для пайки (посадочное место) для облегчения оптимальных тепловых и электрических характеристик, а также надежного механического крепления к печатной плате.

2. Подробный анализ технических параметров

В следующих разделах представлено детальное объективное толкование электрических, оптических и тепловых характеристик устройства.

2.1 Электрические и оптические характеристики

Все измерения указаны при стандартной температуре точки пайки (Ts) 25°C.

• Прямое напряжение (V_F):При приложенном прямом токе (I_F) 500 мА, типичное падение напряжения на светодиоде составляет 1.7 В, минимум 1.4 В. Это низкое прямое напряжение способствует повышению эффективности системы.
• Пиковая длина волны (λ_p):Основная длина волны излучаемого инфракрасного света составляет 850 нм, что близко к пику чувствительности многих кремниевых изображений сенсоров и остается невидимым для человеческого глаза.
• Спектральная ширина (Δλ):Спектральная ширина на полувысоте максимума обычно составляет 30 нм, что определяет чистоту излучаемого инфракрасного света.
• Общий излучаемый поток (Φ_e):Этот параметр измеряет общую выходную оптическую мощность в милливаттах. При I_F= 500 мА, типичное значение составляет 350 мВт, в диапазоне от 280 мВт (мин.) до 450 мВт (макс.).
• Угол обзора (2θ_1/2):Угол, при котором излучаемая интенсивность составляет половину от максимальной, равен 100 градусам, обеспечивая широкий луч.
• Термическое сопротивление (R_θJ-S):Термическое сопротивление переход-точка пайки составляет 16 °C/Вт. Это значение критично для расчета температуры перехода во время работы для обеспечения долгосрочной надежности.

2.2 Абсолютные максимальные параметры

Это предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на или вблизи этих пределов в течение длительного времени не рекомендуется.

• Максимальная рассеиваемая мощность (P_D):0.9 Вт.
• Максимальный непрерывный прямой ток (I_F):500 мА.
• Максимальное обратное напряжение (V_R):5 В. Превышение этого значения может вызвать немедленный пробой.
• Допуск к электростатическому разряду (ESD):Рейтинг по модели человеческого тела (HBM) составляет 2000 В. Обязательны правильные процедуры обращения с ESD.
• Температурные диапазоны:Рабочая температура: -40°C до +85°C. Температура хранения: -40°C до +100°C.
• Максимальная температура перехода (T_J):105°C. Рабочий ток должен быть снижен, чтобы сохранить T_Jниже этого предела.

3. Анализ характеристических кривых

3.1 Прямое напряжение в зависимости от прямого тока (IV кривая)

IV кривая показывает нелинейную зависимость, типичную для полупроводниковых диодов. При увеличении тока от 0 до 600 мА прямое напряжение возрастает примерно с 1.3 В до 1.7 В. Эта кривая важна для выбора соответствующей схемы ограничения тока и понимания рассеиваемой мощности.

3.2 Относительная интенсивность в зависимости от прямого тока

Этот график демонстрирует, что оптический выход (относительная интенсивность) почти линейно увеличивается с увеличением тока вплоть до номинального максимума. Эта предсказуемая зависимость позволяет разработчикам регулировать яркость, изменяя ток.

3.3 Относительная интенсивность в зависимости от температуры окружающей среды

График указывает на снижение оптического выхода при повышении температуры окружающей среды. От 25°C до 85°C относительная интенсивность падает примерно до 85-90% от значения при комнатной температуре. Этот термический спад должен быть учтен в конструкциях для стабильной работы во всем диапазоне рабочих температур.

3.4 Спектральное распределение

Спектральный график подтверждает пик излучения на 850 нм с относительно узкой полосой, центрированной вокруг типичного пика отклика кремниевого сенсора. Форма характерна для структуры светодиода на основе AlGaAs.

3.5 Диаграмма направленности

Полярная диаграмма визуализирует угол обзора 100 градусов, показывая близкую к ламбертовской диаграмму направленности, где интенсивность довольно равномерна в центральном конусе обзора перед снижением на больших углах.

3.6 Температура точки пайки в зависимости от прямого тока

Эта кривая иллюстрирует тепловую связь между переходом светодиода и его точкой пайки. Для заданного прямого тока температура точки пайки будет повышаться. Эти данные, в сочетании с термическим сопротивлением, используются для точного проектирования теплового менеджмента.

4. Информация о упаковке и сборке SMT

4.1 Спецификация упаковки

Продукт поставляется в упаковке типа лента-катушка для автоматической сборки SMT. Каждая катушка содержит 3000 штук. Размеры носительной ленты (шаг кармана, ширина, глубина) и размеры катушки (диаметр, размер втулки) соответствуют стандартным спецификациям EIA, чтобы обеспечить совместимость со стандартным оборудованием для установки компонентов.

4.2 Рекомендации по пайке оплавлением SMT

Этот компонент рассчитан на процессы бессвинцовой пайки оплавлением. Ключевые соображения включают:

• Уровень чувствительности к влаге (MSL):Уровень 3. Компоненты должны быть прокалены в соответствии со стандартом IPC/JEDEC, если упаковка была открыта и подвергалась воздействию окружающих условий дольше указанного срока годности.
• Параметры профиля:Рекомендуется стандартный профиль бессвинцовой пайки оплавлением с максимальной температурой, не превышающей 260°C. Время выше температуры ликвидуса (обычно 217°C) должно контролироваться, чтобы минимизировать термическое напряжение на корпусе EMC и полупроводниковом кристалле.
• Меры предосторожности при обращении:Избегайте механического напряжения на корпусе. Используйте вакуумные захватные насадки соответствующего размера. Поддерживайте ESD-безопасные рабочие среды и оборудование.

5. Рекомендации по применению и проектированию

5.1 Типичные сценарии применения

• Камеры наблюдения и безопасности:Обеспечивает скрытое освещение для функции ночного видения в CCTV, видеорегистраторах и дверных видеоглазках.
• Машинное зрение и промышленная автоматизация:Обеспечивает постоянное освещение для считывателей штрих-кодов, оптических сенсоров, роботизированного наведения и систем контроля качества.
• Биометрические сенсоры:Может использоваться в модулях ИК-освещения для систем распознавания лиц или сканирования радужной оболочки.

5.2 Соображения проектирования

• Тепловой менеджмент:Из-за высокой рассеиваемой мощности (до 0.9Вт) эффективный отвод тепла имеет решающее значение. Используйте печатную плату с достаточным количеством термопереходов под площадкой светодиода, подключенной к земляному слою или выделенному радиатору. Рассчитайте ожидаемую температуру перехода, используя T_J= T_S+ (P_D* R_θJ-S) и убедитесь, что она остается ниже 105°C.
• Схема управления:Настоятельно рекомендуется использовать источник постоянного тока, а не источник постоянного напряжения, чтобы обеспечить стабильный оптический выход и предотвратить термический разгон. Драйвер должен быть способен подавать до 500 мА.
• Оптическое проектирование:Широкий угол обзора 100 градусов подходит для общего заливного освещения. Для сфокусированных лучей потребуется вторичная оптика (линзы).

5.3 Сравнительный анализ

По сравнению со стандартными ИК-светодиодами в сквозном исполнении, эта SMD-версия предлагает значительные преимущества для современного производства: меньший занимаемый объем, пригодность для автоматизированной сборки и лучшие тепловые характеристики благодаря прямому креплению к печатной плате. По сравнению с другими SMD ИК-светодиодами, сочетание выхода 350 мВт при 500мА и угла 100 градусов в корпусе 3.0мм x 3.0мм представляет собой сбалансированное решение для приложений с высокой выходной мощностью и широким покрытием.

6. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я питать этот светодиод от источника питания 3.3В?

О: Да, но вы должны использовать драйвер постоянного тока. Типичное прямое напряжение составляет 1.7В при 500мА, поэтому необходим последовательный резистор или активная схема драйвера для ограничения тока от шины 3.3В.

В: Сколько светодиодов можно подключить последовательно?

О: Это зависит от напряжения вашего драйвера. Для драйвера 12В теоретически можно подключить до 7 светодиодов последовательно (12В / 1.7В ≈ 7). Однако вы должны учитывать допуски напряжения и запас драйвера. Параллельное подключение светодиодов не рекомендуется без индивидуального балансирования тока.

В: Каков ожидаемый срок службы?

О: Срок службы светодиода в первую очередь определяется рабочей температурой перехода. При работе в пределах указанных абсолютных максимальных параметров, особенно при сохранении T_Jзначительно ниже 105°C, устройство может обеспечить десятки тысяч часов работы. Высокие температуры ускоряют снижение светового потока.

В: Нужен ли ИК-фильтр на камере?

О: Большинство дневных камер имеют ИК-отсекающий фильтр для предотвращения искажения цвета. Для эффективного ИК-ночного видения этот фильтр должен быть механически отодвинут или должна использоваться камера без постоянного ИК-отсекающего фильтра.

7. Технические принципы и тренды

7.1 Принцип работы

Инфракрасный светодиод представляет собой полупроводниковый p-n переходный диод. При приложении прямого напряжения электроны и дырки рекомбинируют в активной области, выделяя энергию в виде фотонов. Длина волны этих фотонов (в данном случае 850нм) определяется энергией запрещенной зоны используемых полупроводниковых материалов, обычно арсенида галлия алюминия (AlGaAs) для этого диапазона длин волн.

7.2 Тренды отрасли

Тренд в ИК-светодиодах для приложений формирования изображения направлен на повышение эффективности (больше мВт на мА), уменьшение размеров корпуса для более плотных массивов и улучшение надежности. Также продолжается разработка длин волн, оптимизированных для конкретных типов сенсоров и приложений, требующих безопасности для глаз. Интеграция драйверных ИС со светодиодами в одном корпусе является еще одним растущим трендом для упрощения проектирования систем.